CN106709880A - 灰度图像的保存方法和灰度图像原始像素的获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种灰度图像的保存方法，该方法包括：将灰度图像的原始灰度值按位切分为3段，并分别存放于Ycbcr颜色空间的Y，Cb，Cr通道，其中，每段的长度均不超过与其对应的Ycbcr颜色空间的通道长度；将存放有灰度图像的原始灰度值的Ycbcr颜色空间向RGB的转换后得到灰度图像的像素的RGB值，作为保存后的灰度图像的目标像素的RGB颜色值。使用本发明提供的图像保存方法，既能得到较高的压缩比，又能得到近乎无损的图像质量。

Description

灰度图像的保存方法和灰度图像原始像素的获取方法
技术领域
本发明涉及灰度图像的保存方法和灰度图像原始像素的获取方法，特别是使用PNG文件保存灰度图像的方法以及以PNG文件格式保存的灰度图像的原始像素的获取方法。
背景技术
JPG以其非常多的浏览器支持的兼容性、牺牲较小的图像质量即可得到极高的压缩率的特性，成为图像数据保存的一种重要备选格式。
例如，使用Image对象直接加载JPG图像，然后使用Canvas图像的Drawimage方法绘制刚刚加载的JPG图像，并通过Canvas图像的getimagedata方法取得指定区域的像素值；或者使用Image对象直接加载JPG图像后，直接把该Image变成WebGL里的纹理对象(textture),在WebGL的Shader变成语言(GLSL)里直接使用纹理的某点的像素值。WebGL做了归一化处理，即会把8位的像素值除以255变成0到1的小数。
然而，JPG格式不支持保存16位灰度的图像。如果把16灰度的图像使用JPG格式保存，则只能保存为只保留8位灰度的图像，图像低位的信息会全部丢失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灰度图像的保存方法和灰度图像原始像素的获取方法，以解决浏览器在解析或展示PNG图像时会造成灰度图像精度损失的问题。
本发明提出了一种灰度图像的保存方法，包括：
将灰度图像的原始灰度值按位切分为3段，并分别存放于Ycbcr颜色空间的Y，Cb，Cr；
将存放有灰度图像的原始灰度值的Ycbcr颜色空间向RGB的转换后得到灰度图像的像素的RGB值，作为保存后的灰度图像的目标像素的RGB颜色值。
在上述的灰度图像的保存方法中，还包括：
通过冗余数据的办法排除掉低位的JPG压缩造成的损失。
在上述的灰度图像的保存方法中，通过冗余数据的办法排除掉低位的JPG压缩造成的损失，包括：
将Y、Cb、Cr各通道中空闲位的写入2进制值0x10，避免由于压缩造成的+1或者-1的损失。
本发明还提供了一种获取如上述的方法保存的灰度图像的原始像素的方法，包括：
将保存后的灰度图像的目标像素的RGB颜色值得转换为Ycbcr颜色空间的Y，Cb，Cr各个通道存放的原始像素值；
将原始像素值合并得到原始灰度图像。
具体实施方式
JPG格式的本质是先将图像转换到Ycbcr的颜色空间之后再利用DCT变换和行程压缩等方式进行压缩。因此如果使用RGB通道拼值保存16位灰度图像的方法，例如R通道保存高8位，G通道保持低8位，图像质量的损失非常巨大。
下面结合具体实施方式，详细介绍本发明提供的灰度图像的保存方法。
在使用JPG文件格式保存高于8位的灰度图像时，将该灰度图像的原始灰度值按位切分为3段，并分别存放于Y，Cb，Cr中。由于Y，Cb，Cr转换的特性，Y通道最多不保存超过7位的数值，Cb，Cr最多不保存超过5位的数值。在构建JPG压缩文件时，如果按照原始图像是RGB3色通道的图像，则分别将原始的像素值分别切分到Y，Cb，Cr端，然后再根据Ycbcr向RGB的转换后得到RGB的值，设为目标像素的RGB颜色值。JPG图像在浏览器中通过Image对象或者WebGL对象处理时会自动转换成RGB颜色。因此当使用Canvas图像的Drawimage方法绘制刚刚加载的JPG图像，并通过Canvas图像的getimagedata方法取得指定区域的像素值后，通过给定的RGB到YCbCr的转换公式，得到Y、Cb、Cr各个通道的值，最后根绝原始像素值的拆分关系再合并成原始像素值。WebGL像素值的还原算法类似。因为JPG默认的算法里Y通道的颜色值一般是损失最小的，因此Y通道一般保存高位数值。
YCbCr颜色空间和RGB颜色空间的转换方式如下：
Y＝0.257＊R+0.564＊G+0.098＊B+16
Cb＝-0.148＊R-0.291＊G+0.439＊B+128
Cr＝0.439＊R-0.368＊G-0.071＊B+128
R＝1.164＊(Y-16)+1.596＊(Cr-128)
G＝1.164＊(Y-16)-0.392＊(Cb-128)-0.813＊(Cr-128)
B＝1.164＊(Y-16)+2.017＊(Cb-128)
JPG压缩后，Y、Cb、Cr各通道数值损失一般都集中在低位，当原始DICOM图像的实际灰度值位数小于16位时，可以通过冗余数据的办法排除掉低位的JPG压缩造成的损失。具体来说，对于11位的图像，Y通道的3-7位保存原始像素7-11位的数据，Cb(或者Cr)通道的3-5位保留原始数据的4-6位的数据，Cr(或者Cb)通道的3-5位保留原始数据的1-3位的数据，Y、Cb、Cr各通道1-2位默认值为2进制值0x10(即10进制的2)，用于避免由于压缩造成的+1或者-1的损失。
在需要还原取得原始像素值时，直接取出Y通道的3-7位和Cb/Cr通道的3-5位从而组装出原始的像素值来。
使用本发明提供的图像保存方法，既能得到较高的压缩比，又能得到近乎无损的图像质量。具体如下：
可以借助JPG格式算法的能力直接以较小的图像质量损失获取极高的压缩率，对于位数越少的灰度图像甚至可以做到近似无图像质量损失的效果。并且JPG压缩的图像质量参数也可以使用，从而获得不同图像质量和不同的压缩率。一般来说采用0.95的质量系统可获得较好的图像质量，图像压缩率可以控制在10-20倍。
可以直接使用浏览器Canvas和Image解码图像，并通过简单的计算即可每个像素的原始的16位的灰度的像素值。
可以直接把灰度图像的像素值传入WebGL的纹理对象(Texture)，从而在WebGL可以简单的计算即可获取纹理的某个点的原始16位灰度的像素值，以便在显示DICOM影像处理窗宽床位等计算。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (4)

1.一种灰度图像的保存方法，其特征在于，包括：
将灰度图像的原始灰度值按位切分为3段，并分别存放于Ycbcr颜色空间的Y，Cb，Cr通道，其中，每段的长度均不超过与其对应的Ycbcr颜色空间的通道长度；
将存放有灰度图像的原始灰度值的Ycbcr颜色空间向RGB的转换后得到灰度图像的像素的RGB值，作为保存后的灰度图像的目标像素的RGB颜色值。
2.根据权利要求1所述的灰度图像的保存方法，其特征在于，还包括：
通过冗余数据的办法排除掉低位的JPG压缩造成的损失。
3.根据权利要求2所述的灰度图像的保存方法，其特征在于，通过冗余数据的办法排除掉低位的JPG压缩造成的损失，包括：
将Y、Cb、Cr各通道中的低位空闲位的写入2进制值0x10，避免由于压缩造成的+1或者-1的损失。
4.一种获取如上述任一权利要求所述的方法保存的灰度图像的原始像素的方法，其特征在于，包括：
将保存后的灰度图像的目标像素的RGB颜色值得转换为Ycbcr颜色空间的Y，Cb，Cr各个通道存放的原始像素值；
将原始像素值合并得到原始灰度图像。
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